设计模式——命令模式

一. 简介

命令模式 ，将一个请求封装为一个对象，从而使你可用不同的请求对客户进行参数化；对请求排队或记录请求日志，以及支持撤销的操作。

命令模式的特点是对命令进行了封装，将请求的具体操作封装成命令对象，用户无需知道具体需要执行什么样的操作逻辑，只用调用对应的命令即可，实现了用户请求和请求实现的解耦，方便扩展。

二. 模式结构解析

UML类图

• Client(客户端)：确定命令接收者，并创建具体的命令。
• Invoker(命令发起者)：发起命令执行请求
• ICommand(命令抽象接口)：声明的命令抽象接口，具有execute()方法。
• ConcreteCommand(命令接口的具体实现)：实现命令接口，实现具体的execute()方法，负责调用命令接收者进行命令执行。
• Receiver(命令接受者)：接收请求并执行，具体的请求实现，这里的任何类都有可能成为一个命令接收者。

三. 简单命令模式代码实现

1. ICommand命令接口定义

package brightloong.github.io.command.core.simple;
public interface ICommand {
    public void execute();
}

2. ConcreteCommand具体命令实现

package brightloong.github.io.command.core.simple.impl;

import brightloong.github.io.command.core.simple.ICommand;
import brightloong.github.io.command.core.simple.Receiver;

public class ConcreteCommand implements ICommand {
    
    private Receiver receiver;
    
    public ConcreteCommand(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }

    /** (non-Javadoc)
     * @see brightloong.github.io.command.core.simple.ICommand#execute()
     */
    public void execute() {
        System.out.println("ConcreteCommand发送命令给接给命令接收者！");
        receiver.action();
    }

}

3. Receiver具体的命令接收者实现

package brightloong.github.io.command.core.simple;

public class Receiver {
    
    public void action() {
        System.out.println("Receiver接收到命令并执行！");
    }

}

4. Invoker命令调用者

package brightloong.github.io.command.core.simple;

public class Invoker {
    
    private ICommand command;
    
    /**
     * @return the command
     */
    public ICommand getCommand() {
        return command;
    }

    public void setCommand(ICommand command) {
        this.command = command;
    }

    public void action() {
        System.out.println("命令请求者Invoker发起命令！");
        this.command.execute();
    }
}

5. Client客户端测试代码和结果

package brightloong.github.io.command.core.simple;

import brightloong.github.io.command.core.simple.impl.ConcreteCommand;


public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Receiver receiver = new Receiver();
        ICommand command = new ConcreteCommand(receiver);
        Invoker invoker = new Invoker();
        invoker.setCommand(command);
        invoker.action();
    }
}

输出结果如下：

命令请求者Invoker发起命令！
ConcreteCommand发送命令给接给命令接收者！
Receiver接收到命令并执行！

四. 宏命令的代码实现

宏命令，就是又多条命令组成一个命令，是一个命令的组合。实现如下

1. 新增宏命令抽象定义IMacroCommand

package brightloong.github.io.command.core.macro;

import brightloong.github.io.command.core.simple.ICommand;

public interface IMacroCommand extends ICommand{
    
    public void add(ICommand command);
    
    public void remove(ICommand command);
}

2. 宏命令具体实现MacroCommandImpl

package brightloong.github.io.command.core.macro.impl;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

import brightloong.github.io.command.core.macro.IMacroCommand;
import brightloong.github.io.command.core.simple.ICommand;

public class MacroCommandImpl implements IMacroCommand{
    List<ICommand> commands = new ArrayList<ICommand>();

    /** (non-Javadoc)
     * @see brightloong.github.io.command.core.simple.ICommand#execute()
     */
    public void execute() {
        for (ICommand command : commands) {
            command.execute();
        }
    }

    /** (non-Javadoc)
     * @see brightloong.github.io.command.core.macro.IMacroCommand#add(brightloong.github.io.command.core.simple.ICommand)
     */
    public void add(ICommand command) {
        commands.add(command);
    }

    /** (non-Javadoc)
     * @see brightloong.github.io.command.core.macro.IMacroCommand#remove(brightloong.github.io.command.core.simple.ICommand)
     */
    public void remove(ICommand command) {
        commands.remove(command);
    }

}

3. Receiver新增方法

package brightloong.github.io.command.core.simple;

public class Receiver {
    
    public void action() {
        System.out.println("Receiver接收到命令并执行！");
    }
    
    public void sing() {
        System.out.println("大河向东流，天上的形象参北斗...");
    }

    public void playGame() {
        System.out.println("大吉大利，今晚吃鸡。");
    }
}

4. 新增命令PlayGameCommand和SingCommand

package brightloong.github.io.command.core.simple.impl;

import brightloong.github.io.command.core.simple.ICommand;
import brightloong.github.io.command.core.simple.Receiver;

public class PlayGameCommand implements ICommand {
    
    private Receiver receiver;
    
    public PlayGameCommand(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }
    
    /** (non-Javadoc)
     * @see brightloong.github.io.command.core.simple.ICommand#execute()
     */
    public void execute() {
        receiver.playGame();
    }

}

package brightloong.github.io.command.core.simple.impl;

import brightloong.github.io.command.core.simple.ICommand;
import brightloong.github.io.command.core.simple.Receiver;

public class SingCommand implements ICommand {
    
    private Receiver receiver;
    
    public SingCommand(Receiver receiver) {
        this.receiver = receiver;
    }
    
    /** (non-Javadoc)
     * @see brightloong.github.io.command.core.simple.ICommand#execute()
     */
    public void execute() {
        receiver.sing();
    }

}

5. 修改客户端Client以及输出结果展示

package brightloong.github.io.command.core.simple;

import brightloong.github.io.command.core.macro.IMacroCommand;
import brightloong.github.io.command.core.macro.impl.MacroCommandImpl;
import brightloong.github.io.command.core.simple.impl.PlayGameCommand;
import brightloong.github.io.command.core.simple.impl.SingCommand;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Receiver receiver = new Receiver();
        ICommand singCommand = new SingCommand(receiver);
        ICommand playGameCommand = new PlayGameCommand(receiver);
        
        IMacroCommand macroCommand = new MacroCommandImpl();
        macroCommand.add(singCommand);
        macroCommand.add(playGameCommand);
        
        Invoker invoker = new Invoker();
        invoker.setCommand(macroCommand);
        
        invoker.action();
    }
}

输出结果如下：

命令请求者Invoker发起命令！
大河向东流，天上的形象参北斗...
大吉大利，今晚吃鸡。

五. 使用场景

1. 应用场景

• 使用命令模式作为”CallBack”在面向对象系统中的替代。”CallBack”讲的便是先将一个函数登记上，然后在以后调用此函数。
• 需要在不同的时间指定请求、将请求排队。一个命令对象和原先的请求发出者可以有不同的生命期。换言之，原先的请求发出者可能已经不在了，而命令对象本身仍然是活动的。这时命令的接收者可以是在本地，也可以在网络的另外一个地址。命令对象可以在串形化之后传送到另外一台机器上去。
• 系统需要支持命令的撤消(undo)。命令对象可以把状态存储起来，等到客户端需要撤销命令所产生的效果时，可以调用undo()方法，把命令所产生的效果撤销掉。命令对象还可以提供redo()方法，以供客户端在需要时，再重新实施命令效果。
• 如果一个系统要将系统中所有的数据更新到日志里，以便在系统崩溃时，可以根据日志里读回所有的数据更新命令，重新调用Execute()方法一条一条执行这些命令，从而恢复系统在崩溃前所做的数据更新。

2. 具体场景

• Multi-level undo（多级undo操作）

如果系统需要实现多级回退操作，这时如果所有用户的操作都以command对象的形式实现，系统可以简单地用stack来保存最近执行的命令，如果用户需要执行undo操作，系统只需简单地popup一个最近的 command对象然后执行它的undo()方法既可。

• Transactional behavior（原子事务行为）

借助command模式，可以简单地实现一个具有原子事务的行为。当一个事务失败时，往往需要回退到执行前的状态，可以借助command对象保存这种状态，简单地处理回退操作。

• Progress bars（状态条）

假如系统需要按顺序执行一系列的命令操作，如果每个command对象都提供一个 getEstimatedDuration()方法，那么系统可以简单地评估执行状态并显示出合适的状态条。

• Wizards（导航）

通常一个使用多个wizard页面来共同完成一个简单动作。一个自然的方法是使用一个command对象来封装wizard过程，该command对象在第一个wizard页面显示时被创建，每个wizard页面接收用户输入并设置到该command对象中，当最后一个wizard页面用户按下“Finish”按钮时，可以简单地触发一个事件调用execute()方法执行整个动作。通过这种方法，command类不包含任何跟用户界面有关的代码，可以分离用户界面与具体的处理逻辑。

• GUI buttons and menu items（GUI按钮与菜单条等等）

Swing系统里，用户可以通过工具条按钮，菜单按钮执行命令，可以用command对象来封装命令的执行。

• Thread pools（线程池）

通常一个典型的线程池实现类可能有一个名为addTask()的public方法，用来添加一项工作任务到任务队列中。该任务队列中的所有任务可以用command对象来封装，通常这些command对象会实现一个通用的接口比如java.lang.Runnable。

• Macro recording（宏纪录）

可以用command对象来封装用户的一个操作，这样系统可以简单通过队列保存一系列的command对象的状态就可以记录用户的连续操作。这样通过执行队列中的command对象，就可以完成”Play back”操作了。

• Networking

通过网络发送command命令到其他机器上运行。

• Parallel Processing（并发处理）

当一个调用共享某个资源并被多个线程并发处理时。

六. 优缺点

1. 优点

• 更松散的耦合

命令模式使得发起命令的对象——客户端，和具体实现命令的对象——接收者对象完全解耦，也就是说发起命令的对象完全不知道具体实现对象是谁，也不知道如何实现。

• 更动态的控制

命令模式把请求封装起来，可以动态地对它进行参数化、队列化和日志化等操作，从而使得系统更灵活。

• 很自然的复合命令

命令模式中的命令对象能够很容易地组合成复合命令，也就是宏命令，从而使系统操作更简单，功能更强大。

• 更好的扩展性

由于发起命令的对象和具体的实现完全解耦，因此扩展新的命令就很容易，只需要实现新的命令对象，然后在装配的时候，把具体的实现对象设置到命令对象中，然后就可以使用这个命令对象，已有的实现完全不用变化。

2. 缺点

• 同样的和大部分设计模式一样，会增加系统的复杂性，这里主要指的是类的数量的增加。

参考

• http://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/06/01/2526972.html
• http://blog.csdn.net/zdsicecoco/article/details/51332440